基于四足机器人Cable-Trailer系统的混合动力学建模与轨迹规划

灵感来源于拉雪橇的犬类在交通中的运动方式，我们提出了一种集成四足机器人系统的Cable-Trailer系统。该系统的运动规划面临挑战，主要来自电缆状态转换、拖车的非全约束条件以及系统欠actuation之间的相互作用。为此，我们首先开发了捕获电缆状态和松弛状态的混合动力学模型。随后引入搜索算法以计算次优轨迹，并纳入模式转换。此外，我们提出了一种基于几何多边形的新颖碰撞规避约束，用于构建混合系统的轨迹优化问题。该方法在Unitree A1四足机器人上实现，配有定制化Cable-Trailer装置，并通过实验验证。实际系统演示了在电缆模式转换下实现的敏捷且安全的运动。